EP0464176B1 - Liquid crystalline medium - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein flüssigkristallines Medium, dessen Verwendung für elektrooptische Zwecke und dieses Medium enthaltende Anzeigen.The present invention relates to a liquid-crystalline medium, its use for electro-optical purposes and displays containing this medium.
Flüssige Kristalle werden vor allem als Dielektrika in Anzeigevorrichtungen verwendet, da die optischen Eigenschaften solcher Substanzen durch eine angelegte Spannung beinflußt werden können. Elektrooptische Vorrichtungen auf der Basis von Flüssigkristallen sind dem Fachmann bestens bekannt und können auf verschiedenen Effekten beruhen. Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise Zellen mit dynamischer Streuung, DAP-Zellen (Deformation aufgerichteter Phasen), Gast/Wirt-Zellen, TN-Zellen mit verdrillt nematischer ("twisted nematic") Struktur, STN-Zellen ("super-twisted nematic"), SBE-Zellen ("super-birefringence effect") und OMI-Zellen ("optical mode interference"). Die gebräuchlichsten Anzeigevorrichtungen beruhen auf dem Schadt-Helfrich-Effekt und besitzen eine verdrillt nematische Struktur.Liquid crystals are mainly used as dielectrics in display devices, since the optical properties of such substances can be influenced by an applied voltage. Electro-optical devices based on liquid crystals are well known to the person skilled in the art and can be based on various effects. Such devices are, for example, cells with dynamic scattering, DAP cells (deformation of aligned phases), guest / host cells, TN cells with a twisted nematic ("twisted nematic") structure, STN cells ("super-twisted nematic"), SBE cells ("super birefringence effect") and OMI cells ("optical mode interference"). The most common display devices are based on the Schadt-Helfrich effect and have a twisted nematic structure.
Die Flüssigkristallmaterialien müssen eine gute chemische und thermische Stabilität und eine gute Stabilität gegenüber elektrischen Feldern und elektromagnetischer Strahlung besitzen. Ferner sollten die Flüssigkristallmaterialien niedere Viskosität aufweisen und in den Zellen kurze Ansprechzeiten, tiefe Schwellenspannungen und einen hohen Kontrast ergeben. Weiterhin sollten sie bei üblichen Betriebstemperaturen, d.h. in einem möglichst breiten Bereich unterhalb und oberhalb Raumtemperatur eine geeignete Mesophase besitzen, beispielsweise für die oben genannten Zellen eine nematische oder cholesterische Mesophase. Da Flüssigkristalle in der Regel als Mischungen mehrerer Komponenten zur Anwendung gelangen, ist es wichtig, daß die Komponenten untereinander gut mischbar sind. Weitere Eigenschaften, wie die elektrische Leitfähigkeit, die dielektrische Anisotropie und die optische Anisotropie, müssen je nach Zellentyp und Anwendungsgebiet unterschiedlichen Anforderungen genügen. Beispielsweise sollten Materialien für Zellen mit verdrillt nematischer Struktur eine positive dielektrische Anisotropie und eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweisen.The liquid crystal materials must have good chemical and thermal stability and good stability against electric fields and electromagnetic radiation. Furthermore, the liquid crystal materials have low viscosity and result in short response times, low threshold voltages and high contrast in the cells. Furthermore, they should have a suitable mesophase at the usual operating temperatures, ie in the widest possible range below and above room temperature, for example a nematic or cholesteric mesophase for the above-mentioned cells. Since liquid crystals are generally used as mixtures of several components, it is important that the components are readily miscible with one another. Other properties, such as electrical conductivity, dielectric anisotropy and optical anisotropy, must meet different requirements depending on the cell type and area of application. For example, materials for cells with a twisted nematic structure should have positive dielectric anisotropy and low electrical conductivity.
Beispielsweise sind für Matrix-Flüssigkristallanzeigen mit integrierten nicht-linearen Elementen zur Schaltung einzelner Bildpunkte (MFK-Anzeigen) Medien mit großer positiver dielektrischer Anisotropie, breiten nematischen Phasen, relativ niedriger Doppelbrechung, sehr hohem spezifischen Widerstand, guter UV- und Temperaturstabilität des Widerstands und geringem Dampfdruck erwünscht.For example, for matrix liquid crystal displays with integrated non-linear elements for switching individual pixels (MLC displays), media with large positive dielectric anisotropy, wide nematic phases, relatively low birefringence, very high specific resistance, good UV and temperature stability of the resistance and low Vapor pressure desired.
Matrix-Flüssigkristallanzeigen gemäß des Oberbegriffs sind bekannt. Als nichtlineare Elemente zur individuellen Schaltung der einzelnen Bildpunkte können beispielsweise aktive Elemente (d.h. Transistoren) verwendet werden. Man spricht dann von einer "aktiven Matrix", wobei man zwei Typen unterscheiden kann:
- 1. MOS (Metal Oxide Semiconductor)-Transistoren auf Silizium-Wafer als Substrat.
- 2. Dünnfilm-Transistoren (TFT) auf einer Glasplatte als Substrat.
- 1. MOS (Metal Oxide Semiconductor) transistors on silicon wafers as substrates.
- 2. Thin film transistors (TFT) on a glass plate as a substrate.
Eine andere Kategorisierung ist:
- (a) two-terminal devices (diode ring)
- (b) three-terminal devices (TFT)
Die Verwendung von einkristallinem Silizium als Substratmaterial beschränkt die Displaygröße, da auch die modulartige Zusammensetzung verschiedener Teildisplays an den Stößen zu Problemen führt.Another categorization is:
- (a) two-terminal devices (diode ring)
- (b) three-terminal devices (TFT)
The use of monocrystalline silicon as substrate material limits the size of the display, since the modular composition of various partial displays at the joints also leads to problems.
Bei dem aussichtsreicheren Typ 2, welcher bevorzugt ist, wird als elektrooptischer Effekt üblicherweise der TN-Effekt verwendet. Man unterscheidet zwei Technologien: TFT's aus Verbindungshalbleitern wie z.B. CdSe oder TFT's auf der Basis von polykristallinem oder amorphem Silizium. An letzterer Technologie wird weltweit mit großer Intensität gearbeitet.With the more promising type 2, which is preferred, the TN effect is usually used as the electro-optical effect. There are two technologies: TFTs made of compound semiconductors such as CdSe or TFT's based on polycrystalline or amorphous silicon. The latter technology is being worked on with great intensity worldwide.
Die TFT-Matrix ist auf der Innenseite der einen Glasplatte der Anzeige aufgebracht, während die andere Glasplatte auf der Innenseite die transparente Gegenelektrode trägt. Im Vergleich zu der Größe der Bildpunkt-Elektrode ist der TFT sehr klein und stört das Bild praktisch nicht. Diese Technologie kann auch für voll farbtaugliche Bilddarstellungen erweitert werden, wobei ein Mosaik von roten, grünen und blauen Filtern derart angeordnet ist, daß je ein Filterelement einem schaltbaren Bildelement gegenüber liegt.The TFT matrix is applied to the inside of one glass plate of the display, while the other glass plate carries the transparent counter electrode on the inside. Compared to the size of the pixel electrode, the TFT is very small and practically does not disturb the image. This technology can also be expanded for fully color-compatible image representations, a mosaic of red, green and blue filters being arranged in such a way that a filter element is located opposite a switchable image element.
Die TFT-Anzeigen arbeiten üblicherweise als TN-Zellen mit gekreuzten Polarisatoren in Transmission und sind von hinten beleuchtet.The TFT displays usually work as TN cells with crossed polarizers in transmission and are illuminated from behind.
Der Begriff MFK-Anzeigen umfaßt hier jedes Matrix-Display mit integrierten nicht linearen Elementen, d.h. neben der aktiven Matrix auch Anzeigen mit passiven Elementen wie Varistoren oder Dioden (MIM = Metall-Isolator-Metall).The term MLC displays here encompasses any matrix display with integrated non-linear elements, i.e. in addition to the active matrix, displays with passive elements such as varistors or diodes (MIM = metal-insulator-metal).
Derartige MFK-Anzeigen eignen sich insbesondere für TV-Anwendungen (z.B. Taschenfernseher) oder für hochinformative Displays für Rechneranwendungen (Laptop) und im Automobil- oder Flugzeugbau. Neben Problemen hinsichtlich der Winkelabhängigkeit des Kontrastes und der Schaltzeiten resultieren bei MFK-Anzeigen Schwierigkeiten bedingt durch nicht ausreichend hohen spezifischen Widerstand der Flüssigkristallmischungen [TOGASHI` S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMAXI, K., TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, p. 141 ff, Paris; STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Adressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris]. Mit abnehmendem Widerstand verschlechtert sich der Kontrast einer MFK-Anzeige und es kann das Problem der "after image elimination" auftreten. Da der spezifische Widerstand der Flüssigkristallmischung durch Wechselwirkung mit den inneren Oberflächen der Anzeige im allgemeinen über die Lebenszeit einer MFK-Anzeige abnimmt, ist ein hoher (Anfangs) -Widerstand sehr wichtig, um akzeptable Standzeiten zu erhalten. Insbesondere bei low-volt-Mischungen (Schwellenspannung V₁₀ ≦ 1,5 Volt, Klärpunkt ≧ 65°C) war es bisher nicht möglich, sehr hohe spezifische Widerstände zu realisieren. Weiterhin ist es wichtig, daß der spezifische Widerstand eine möglichst geringe Zunahme bei steigender Temperatur sowie nach Temperatur- und/oder UV-Belastung zeigt. Die MFK-Anzeigen aus dem Stand der Technik genügen nicht den heutigen Anforderungen.MLC displays of this type are particularly suitable for TV applications (for example pocket TVs) or for high-information displays for computer applications (laptops) and in automobile or aircraft construction. In addition to problems with the angle dependence of the contrast and the switching times, difficulties arise with MLC displays due to the insufficiently high specific resistance of the liquid crystal mixtures [TOGASHI` S., SEKIGUCHI, K., TANABE, H., YAMAMOTO, E., SORIMAXI, K. , TAJIMA, E., WATANABE, H., SHIMIZU, H., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: A 210-288 Matrix LCD Controlled by Double Stage Diode Rings, p. 141 ff, Paris; STROMER, M., Proc. Eurodisplay 84, Sept. 1984: Design of Thin Film Transistors for Matrix Adressing of Television Liquid Crystal Displays, p. 145 ff, Paris]. With decreasing resistance, the contrast of an MLC display deteriorates and the problem of "after image elimination" can occur. Since the resistivity of the liquid crystal mixture generally decreases over the lifetime of an MLC display due to interaction with the inner surfaces of the display, a high (initial) resistance is very important in order to obtain acceptable service lives. Especially with low-voltage mixtures (threshold voltage V₁₀ ≦ 1.5 volts, clearing point ≧ 65 ° C), it was previously not possible to realize very high resistivities. It is also important that the specific resistance increase as little as possible with increasing Shows temperature as well as after temperature and / or UV exposure. The state-of-the-art MFK displays do not meet today's requirements.
Es besteht somit immer noch ein großer Bedarf nach MFK-Anzeigen mit sehr hohem spezifischen Widerstand bei gleichzeitig großem Arbeitstemperaturbereich, kurzen Schaltzeiten und niedriger Schwellenspannung, die diese Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße zeigen.There is therefore still a great need for MLC displays with a very high specific resistance combined with a large working temperature range, short switching times and low threshold voltage, which do not show these disadvantages or only show them to a lesser extent.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Medien insbesondere für derartige MFK-Anzeigen bereitzustellen, die die oben angegebenen Nachteile nicht oder nur in geringerem Maße, gleichzeitig sehr hohe spezifische Widerstände und niedrige Schwellenspannungen aufweisen.The object of the invention is to provide media, in particular for such MFK displays, which do not have the disadvantages indicated above or only to a lesser extent, at the same time have very high resistivities and low threshold voltages.
Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe gelöst werden kann, wenn man in diesen MFK-Anzeigen erfindungsgemäße Medien verwendet.It has now been found that this object can be achieved if media according to the invention are used in these MLC displays.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein flüssigkristallines Medium auf der Basis eines Gemisches von mittelpolaren Verbindungen, dadurch gekennzeichnet, daß es eine oder mehrere Verbindungen der allgemeinen Formel I
enthält, worin die einzelnen Reste die folgenden Bedeutungen haben:
- R
- Alkyl, Oxaalkyl, Flüoralkyl oder Alkenyl mit jeweils bis zu 7 C-Atomen bedeutet,
- X
- F, Cl, OCHF₂, OCF₂Cl oder OCF₃,
- Y
- H oder F,
worin R, X und Y jeweils unabhängig voneinander eine der für Formel I angegebenen Bedeutung haben, wobei Medien enthaltend Verbindungen der Formel
worin R¹ und R² jeweils unabhängig voneinander n-Alkyl, ω-Fluoralkyl oder n-Alkenyl mit bis zu 9 C-Atomen bedeuten, ausgeschlossen sind.The invention thus relates to a liquid-crystalline medium based on a mixture of medium-polar compounds, characterized in that it contains one or more compounds of the general formula I.
contains, in which the individual radicals have the following meanings:
- R
- Means alkyl, oxaalkyl, fluoroalkyl or alkenyl, each with up to 7 carbon atoms,
- X
- F, Cl, OCHF₂, OCF₂Cl or OCF₃,
- Y
- H or F,
wherein R, X and Y each independently have one of the meanings given for formula I, media comprising compounds of the formula
wherein R¹ and R² each independently of the other denote n-alkyl, ω-fluoroalkyl or n-alkenyl with up to 9 carbon atoms.
Gegenstand der Erfindung sind auch elektrooptische Anzeigen (insbesondere STN- oder MFK-Anzeigen mit zwei planparallelen Trägerplatten, die mit einer Umrandung eine Zelle bilden, integrierten nicht-linearen Elementen zur Schaltung einzelner Bildpunkte auf den Trägerplatten und einer in der Zelle befindlichen nematischen Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie und hohem spezifischem Widerstand), die derartige Medien enthalten sowie die Verwendung dieser Medien für elektrooptische Zwecke.The invention also relates to electro-optical displays (in particular STN or MFK displays with two plane-parallel carrier plates which form a cell with a border, integrated non-linear elements for switching individual pixels on the carrier plates and a nematic liquid crystal mixture in the cell with a positive one dielectric anisotropy and high resistivity) containing such media and the use of these media for electro-optical purposes.
Ähnliche flüssigkristalline Medien enthaltend Pyrimidinderivate sind aus EP-A-0 258 868 und EP-A- 0 123 907 bekannt. Ähnliche Medien mit heterocyclischen Derivaten mit einem Trifluormethylphenyl-Rest sind in WO 87/06602 beschreiben. Weitere ähnliche Medien sind schließlich in den Dokumenten JP 60-163 991, EP-A-0 395 220 und WO 90/04623 beschrieben.Similar liquid-crystalline media containing pyrimidine derivatives are known from EP-A-0 258 868 and EP-A-0 123 907. Similar media with heterocyclic derivatives with a trifluoromethylphenyl radical are described in WO 87/06602. Finally, other similar media are described in documents JP 60-163 991, EP-A-0 395 220 and WO 90/04623.
Die erfindungsgemäßen Flüssigkristallmischungen ermöglichen es bei niedrigen Viskositäten gleichzeitig Schwellenspannungen vorzugsweise ≦ 1,65 Volt, Klärpunkte oberhalb 60°, vorzugsweise oberhalb 65° und/oder einen hohen Wert für den spezifischen Widerstand zu erreichen, wodurch hervorragende MKF-Anzeigen erzielt werden können. Es versteht sich, daß durch geeignete Wahl der Komponenten der erfindungsgemäßen Mischungen auch höhere Klärpunkte (z.B. oberhalb 90°) bei höheren Schwellenspannung (Vth < 2,2 Volt) unter Erhalt der anderen vorteilhaften Eigenschaften realisiert werden können. Die erfindungsgemäßen MFK-Anzeigen arbeiten vorzugsweise im ersten Transmissionsminimum nach Gooch und Tarry [C.H. Gooch und H.A. Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974; C.H. Gooch und H.A. Tarry, Appl. Phys., Vol. 8, 1575-1584, 1975], wobei hier neben besonders günstigen elektrooptischen Eigenschaften wie z.B. hohe Steilheit der Kennlinie und geringe Winkelabhängigkeit des Kontrastes (DE-PS 30 22 818) bei gleicher Schwellenspannung wie in einer analogen Anzeige im zweiten Minimum eine kleinerere dielektrische Anisotropie ausreichend ist. Hierdurch lassen sich unter Verwendung der erfindungsgemäßen Mischungen im ersten Minimum deutlich höhere spezifische Widerstände verwirklichen. Der Fachmann kann durch geeignete Wahl der einzelnen Komponenten und deren Gewichtsanteilen mit einfachen Routinemethoden die für eine vorgegebene Schichtdicke der MFK-Anzeige erforderliche Doppelbrechung einstellen.The liquid crystal mixtures according to the invention make it possible at the same time to achieve threshold voltages preferably ≦ 1.65 volts, clearing points above 60 °, preferably above 65 ° and / or a high value for the specific resistance at low viscosities, as a result of which excellent MKF displays can be achieved. It goes without saying that through a suitable choice of the components of the mixtures according to the invention, higher clearing points (eg above 90 °) at higher threshold voltages (V th <2.2 volts) while maintaining the other advantageous Properties can be realized. The MFK displays according to the invention preferably operate in the first transmission minimum according to Gooch and Tarry [CH Gooch and HA Tarry, Electron. Lett. 10, 2-4, 1974; CH Gooch and HA Tarry, Appl. Phys., Vol. 8, 1575-1584, 1975], where in addition to particularly favorable electro-optical properties such as high slope of the characteristic and low angle dependence of the contrast (DE-PS 30 22 818) with the same threshold voltage as in an analog display in the second At least a smaller dielectric anisotropy is sufficient. As a result, significantly higher specific resistances can be achieved using the mixtures according to the invention in the first minimum. The person skilled in the art can set the birefringence required for a given layer thickness of the MLC display by means of suitable routine selection of the individual components and their proportions by weight.
Messungen des "Capacity Holding-ration" (HR) [S. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5, 1320 (1989); K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p. 304 (1984); G. Weber et al., Liquid Crystals 5, 1381 (1989)] haben ergeben, daß erfindungsgemäße Mischungen enthaltend Verbindungen der Formel I eine deutlich kleinere Abnahme des HR mit steigender Temperatur aufweisen als analoge Mischungen enthaltend anstelle den Verbindungen der Formel I Cyanophenylcyclohexane der Formel
Auch die UV-Stabilität der erfindungegemäßen Mischungen ist erheblich besser, d. h. sie zeigen eine deutlich kleinere Abnahme des HR unter UV-Belastung.Capacity Holding Ration (HR) Measurements [p. Matsumoto et al., Liquid Crystals 5 , 1320 (1989); K. Niwa et al., Proc. SID Conference, San Francisco, June 1984, p. 304 (1984); G. Weber et al., Liquid Crystals 5 , 1381 (1989)] have shown that mixtures according to the invention containing compounds of the formula I have a significantly smaller decrease in HR with increasing temperature than analogous mixtures containing instead of the compounds of the formula I cyanophenylcyclohexanes of the formula
The UV stability of the mixtures according to the invention is also considerably better, ie they show a significantly smaller decrease in HR under UV exposure.
Die Viskosität bei 20 °C ist vorzugsweise ≦ 25 mPa.s. Der nematische Phasenbereich ist vorzugsweise mindestens 70°, insbesondere mindestens 80°. Vorzugsweise erstreckt sich dieser Bereich mindestens von -20° bis +70°.The viscosity at 20 ° C is preferably ≦ 25 mPa.s. The nematic phase range is preferably at least 70 °, in particular at least 80 °. This range preferably extends at least from -20 ° to + 70 °.
Die einzelnen Verbindungen der Formeln 1 bis XII und deren Unterformeln, die in den erfindungsgemäßen MFK-Anzeigen verwendet werden können, sind entweder bekannt, oder sie können analog zu den bekannten Verbindungen hergestellt werden.The individual compounds of the formulas 1 to XII and their sub-formulas which can be used in the MLC displays according to the invention are either known, or they can be prepared analogously to the known compounds.
Bevorzugte Ausführungsformen sind im folgenden angegeben:
- Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln II, III und IV:
- Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln V bis VIII:
- Medium enthält zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der allgemeinen Formeln IX bis XII:
- Der Anteil an Verbindungen der Formeln I bis IV zusammen beträgt im Gesamtgemisch mindestens 50 Gew.-%
- der Anteil an Verbindungen der Formel I beträgt im Gesamtgemisch 10 bis 50 Gew.-%
- der Anteil an Verbindungen der Formeln II bis IV im Gesamtgemisch beträgt 40 bis 90 Gew.-% (vorzugsweise 50-70 Gew.-%)
- Y in Formel I ist H
-
- X ist OCF₃, F oder Cl
- X ist OCF₂H
- das Medium enthält Verbindungen der Formeln II und III oder IV
- R ist geradkettiges Alkyl oder Alkenyl mit 2 bis 7 C-Atomen
- das Medium besteht im wesentlichen aus Verbindungen der Formeln I bis IV
- das Medium enthält weitere Verbindungen, vorzugsweise ausgewählt aus der folgenden Gruppe:
- Das Gewichtsverhältnis I: (II + III + IV) ist vorzugsweise 1 : 4 bis 1 : 1.
- Medium besteht im wesentlichen aus aus Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus den allgemeinen Formeln I bis XII.
- Medium enthält eine oder mehrere Verbindungen der Formel I2, I3 und/oder I4:
- Medium contains one or more compounds selected from the group consisting of the general formulas II, III and IV:
- Medium contains one or more compounds selected from the group consisting of the general formulas V to VIII:
- Medium additionally contains one or more compounds selected from the group consisting of the general formulas IX to XII:
- The proportion of compounds of the formulas I to IV together is at least 50% by weight in the mixture as a whole.
- the proportion of compounds of the formula I in the total mixture is 10 to 50% by weight
- the proportion of compounds of the formulas II to IV in the mixture as a whole is 40 to 90% by weight (preferably 50-70% by weight)
- Y in Formula I is H
-
- X is OCF₃, F or Cl
- X is OCF₂H
- the medium contains compounds of the formulas II and III or IV
- R is straight-chain alkyl or alkenyl with 2 to 7 carbon atoms
- the medium consists essentially of compounds of the formulas I to IV
- the medium contains further compounds, preferably selected from the following group:
- The weight ratio I: (II + III + IV) is preferably 1: 4 to 1: 1.
- Medium essentially consists of compounds selected from the group consisting of the general formulas I to XII.
- Medium contains one or more compounds of the formula I2, I3 and / or I4:
Es wurde gefunden, daß bereits ein relativ geringer Anteil an Verbindungen der Formel I im Gemisch mit einer oder mehreren Verbindungen der Formel II, III und/oder IV zu einer beträchtlichen Verbesserung der Ansprechzeiten und zu niedrigen Schwellenspannungen führt, wobei gleichzeitig breite nematische Phasen mit tiefen Übergangstemperaturen smektisch-nematisch beobachtet werden. Die Verbindungen der Formeln I bis IV sind farblos, stabil und untereinander und mit anderen Flüssigkristallmaterialien gut mischbar.It has been found that a relatively small proportion of compounds of the formula I in admixture with one or more compounds of the formula II, III and / or IV leads to a considerable improvement in the response times and to low threshold voltages, with wide nematic phases with deep ones Transition temperatures can be observed smectically-nematically. The compounds of the formulas I to IV are colorless, stable and readily miscible with one another and with other liquid crystal materials.
Der Ausdruck "Alkyl" umfaßt geradkettige und verzweigte Alkylgruppen mit 1-7 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl und Heptyl. Gruppen mit 2-5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.The term "alkyl" encompasses straight-chain and branched alkyl groups having 1-7 carbon atoms, in particular the straight-chain groups methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl and heptyl. Groups with 2-5 carbon atoms are generally preferred.
Der Ausdruck "Alkenyl" umfaßt geradkettige und verzweigte Alkenylgruppen mit 2-7 Kohlenstoffatomen, insbesondere die geradkettigen Gruppen. Besonders Alkenylgruppen sind C₂-C₇-1E-Alkenyl, C₄-C₇-3E-Alkenyl, C₅-C₇-4-Alkenyl, C₆-C₇-5-Alkenyl und C₇-6-Alkenyl, insbesondere C₂-C₇-1E-Alkenyl, C₄-C₇-3E-Alkenyl und C₅-C₇-4-Alkenyl. Beispiele bevorzugter Alkenylgruppen sind Vinyl, 1E-Propenyl, 1E-Butenyl, 1E-Pentenyl, 1E-Hexenyl, 1E-Heptenyl, 3-Butenyl, 3E-Pentenyl, 3E-Hexenyl, 3E-Heptenyl, 4-Pentenyl, 4Z-Hexenyl, 4E-Hexenyl, 4Z-Heptenyl, 5-Hexenyl, 6-Heptenyl und dergleichen. Gruppen mit bis zu 5 Kohlenstoffatomen sind im allgemeinen bevorzugt.The term "alkenyl" encompasses straight-chain and branched alkenyl groups having 2-7 carbon atoms, in particular the straight-chain groups. Alkenyl groups in particular are C₂-C₇-1E-alkenyl, C₄-C₇-3E-alkenyl, C₅-C₇-4-alkenyl, C₆-C₇-5-alkenyl and C₇-6-alkenyl, in particular C₂-C₇-1E-alkenyl, C₄-C₇-3E-alkenyl and C₅-C₇-4-alkenyl. Examples of preferred alkenyl groups are vinyl, 1E-propenyl, 1E-butenyl, 1E-pentenyl, 1E-hexenyl, 1E-heptenyl, 3-butenyl, 3E-pentenyl, 3E-hexenyl, 3E-heptenyl, 4-pentenyl, 4Z-hexenyl, 4E-hexenyl, 4Z-heptenyl, 5-hexenyl, 6-heptenyl and the like. Groups of up to 5 carbon atoms are generally preferred.
Der Ausdruck "Fluoralkyl" umfaßt vorzugsweise geradkettige Gruppen mit endständigen Fluor, d.h. Fluormethyl, 2-Fluorethyl, 3-Fluorpropyl, 4-Fluorbutyl, 5-Fluorpentyl, 6-Fluorhexyl und 7-Fluorheptyl. Andere Positionen des Fluors sind jedoch nicht ausgeschlossen.The term "fluoroalkyl" preferably encompasses straight chain groups with terminal fluorine, i.e. Fluoromethyl, 2-fluoroethyl, 3-fluoropropyl, 4-fluorobutyl, 5-fluoropentyl, 6-fluorhexyl and 7-fluoroheptyl. However, other positions of the fluorine are not excluded.
Der Ausdruck "Oxaalkyl" umfaßt vorzugsweise geradkettige Reste der Formel CnH2n+1-O-(CH₂)m, worin n und m jeweils unabhängig voneinander 1 bis 6 bedeuten. Vorzugsweise ist n = 1 und m 1 bis 6.The term "oxaalkyl" preferably includes straight-chain radicals of the formula C n H 2n + 1 -O- (CH₂) m , in which n and m each independently represent 1 to 6. Preferably n = 1 and m is 1 to 6.
Durch geeignete Wahl der Bedeutungen von R, X und Y können die Ansprechzeiten, die Schwellenspannung, die Steilheit der Transmissionskennlinien etc. in gewünschter Weise modifiziert werden. Beispielsweise führen 1E-Alkenylreste, 3E-Alkenylreste, 2E-Alkenyloxyreste und dergleichen in der Regel zu kürzeren Ansprechzeiten, verbesserten nematischen Tendenzen und einem höheren Verhältnis der elastischen Konstanten k₃₃ (bend) und k₁₁ (splay) im Vergleich zu Alkyl- bzw. Alkoxyresten. 4-Alkenylreste, 3-Alkenylreste und dergleichen ergeben im allgemeinen tiefere Schwellenspannungen und kleinere Werte von k₃₃/k₁₁ im Vergleich zu Alkyl- und Alkoxyresten. Eine Gruppe -CH₂CH₂- in Z¹ bzw. Z² führt im allgemeinen zu höheren Werte von k₃₃/k₁₁ im Vergleich zu einer einfachen Kovalenzbindung. Höhere Werte von k₃₃/k₁₁ ermöglichen z.B. flachere Transmissionskennlinien in TH-Zellen mit 90° Verdrillung (zur Erzielung von Grautönen) und steilere Transmissionskennlinien in STN-, SBE- und OMI-Zellen (höhere Multiplexierbarkeit) und umgekehrt
Das optimale Mengenverhältnis der Verbindungen der Formeln I und II + III + IV hängt weitgehend von den gewünschten Eigenschaften, von der Wahl der Komponenten der Formeln I, II, III und/oder IV und von der Wahl weiterer gegebenenfalls vorhandener Komponenten ab. Geeignete Mengenverhältnisse innerhalb des oben angegebenen Bereichs können von Fall zu Fall leicht ermittelt werden.The response times, the threshold voltage, the steepness of the transmission characteristics, etc. can be modified in a desired manner by a suitable choice of the meanings of R, X and Y. For example, 1E alkenyl, 3E alkenyl, 2E alkenyloxy, and the like typically result in shorter response times, improved nematic tendencies, and one higher ratio of the elastic constants k₃₃ (bend) and k₁₁ (splay) compared to alkyl or alkoxy radicals. 4-alkenyl residues, 3-alkenyl residues and the like generally give lower threshold voltages and smaller values of k₃₃ / k₁₁ compared to alkyl and alkoxy residues. A group -CH₂CH₂- in Z¹ or Z² generally leads to higher values of k₃₃ / k₁₁ compared to a simple covalent bond. Higher values of k₃₃ / k₁₁ enable, for example, flatter transmission characteristics in TH cells with 90 ° twist (to achieve gray tones) and steeper transmission characteristics in STN, SBE and OMI cells (higher multiplexability) and vice versa
The optimal quantitative ratio of the compounds of the formulas I and II + III + IV largely depends on the desired properties, on the choice of the components of the formulas I, II, III and / or IV and on the choice of further components which may be present. Suitable proportions within the range given above can easily be determined from case to case.
Die Gesamtmenge an Verbindungen der Formeln I bis XII in den erfindungsgemäßen Gemischen ist nicht kritisch. Die Gemische können daher eine oder mehrere weitere Komponenten enthalten zwecks Optimierung verschiedener Eigenschaften. Der beobachtete Effekt auf die Ansprechzeiten und die Schwellenspannung ist jedoch in der Regel umso größer je höher die Gesamtkonzentration an Verbindungen der Formeln I bis XII ist.The total amount of compounds of the formulas I to XII in the mixtures according to the invention is not critical. The mixtures can therefore contain one or more further components in order to optimize various properties. However, the observed effect on the response times and the threshold voltage is generally greater the higher the total concentration of compounds of the formulas I to XII.
Die erfindungegemäßen Gemischen enthalten vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formel Ia. Die Gesamtmenge an Verbindungen der Formel Ia im Gemisch beträgt vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 15 Gew.-%
(X ist vorzugsweise F oder Cl, insbesondere F.)The mixtures according to the invention preferably contain one or more compounds of the formula Ia. The total amount of compounds of the formula Ia in the mixture is preferably at least 10% by weight, particularly preferably at least 15% by weight
(X is preferably F or Cl, especially F.)
Die erfindungsgemäßen Gemische enthalten vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formel Ic.
Die erfindungsgemäßen Gemische enthalten vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen der Formel Ie. Die Gesamtmenge an Verbindungen der Formel Ie im Gemisch beträgt vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 15 Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen Medien können ferner eine Komponente A enthalten bestehend aus einer oder mehreren Verbindungen mit einer dielektrischen Anisotropie von -1,5 bis +1,5 der allgemeinen Formel I'
worin
- R¹ und R²
- jeweils unabhängig voneinander n-Alkyl, ω-Fluoralkyl oder n-Alkenyl mit bis zu 9 C-Atomen,
- die Ringe A¹, A² und A³
-
jeweils unabhängig voneinander 1,4-Phenylen, 2- oder 3-Fluor-1,4-phenylen, trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Cyclohexenylen, - Z¹ und Z²
- jeweils unabhängig voneinander -CH₂CH₂-oder eine Einfachbindung,
- m
- 0, 1 oder 2 bedeutet.
The mixtures according to the invention preferably contain one or more compounds of the formula Ie. The total amount of compounds of the formula Ie in the mixture is preferably at least 10% by weight, particularly preferably at least 15% by weight.
The media according to the invention can also contain a component A consisting of one or more compounds having a dielectric anisotropy of -1.5 to +1.5 of the general formula I '
wherein
- R1 and R2
- each independently of one another n-alkyl, ω-fluoroalkyl or n-alkenyl with up to 9 C atoms,
- the rings A¹, A² and A³
-
each independently 1,4-phenylene, 2- or 3-fluoro-1,4-phenylene, trans-1,4-cyclohexylene or 1,4-cyclohexenylene, - Z¹ and Z²
- each independently of one another -CH₂CH₂-or a single bond,
- m
- 0, 1 or 2 means.
Komponente A enthält vorzugsweise eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus II1 bis II7:
worin R¹ und R² die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben. Vorzugsweise enthält Komponente A zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus II8 bis II20:
worin R¹ und R² die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben und die 1,4-Phenylengruppen in II8 bis II17 jeweils unabhängig voneinander auch durch Fluor ein- oder mehrfach substituiert sein können.Component A preferably contains one or more compounds selected from the group consisting of II1 to II7:
wherein R¹ and R² have the meaning given for formula I '. Component A preferably additionally contains one or more compounds selected from the group consisting of II8 to II20:
wherein R¹ and R² have the meaning given in formula I 'and the 1,4-phenylene groups in II8 to II17 can each be substituted independently or independently by fluorine.
Ferner enthält Komponente A vorzugsweise zusätzlich eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus II21 bis II25 enthält:
worin R¹ und R² die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben und die 1,4-Phenylengruppen in II21 bis II25 jeweils unabhängig voneinander auch durch Fluor ein- oder mehrfach substituiert sein können.Component A also preferably additionally contains one or more compounds selected from the group consisting of II21 to II25:
wherein R¹ and R² have the meaning given in formula I 'and the 1,4-phenylene groups in II21 to II25 can each be substituted independently or independently by fluorine.
Schließlich sind derartige Mischungen bevorzugt, deren Komponente A eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus II26 und II27 enthält:
worin CrH2r+1 eine geradkettige Alkylgruppe mit bis zu 7 C-Atomen ist.Finally, mixtures of this type are preferred whose component A contains one or more compounds selected from the group consisting of II26 and II27:
wherein C r H 2r + 1 is a straight-chain alkyl group with up to 7 C atoms.
In einigen Fällen erweist sich der Zusatz von Verbindungen der Formel
worin
- R¹ und R²
- die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben
- Z⁰
- eine Einfachbindung, -CH₂CH₂-,
zur Unterdrückung smektischer Phasen als vorteilhaft, obwohl hierdurch der spezifische Widerstand erniedrigt werden kann. Zur Erzielung von für die Anwendung optimaler Parameterkombinationen kann der Fachmann leicht feststellen, ob und falls ja in welcher Menge diese Verbindungen zugesetzt sein können. Normalerweise werden weniger als 15 %, insbesondere 5-10 % verwendet.In some cases the addition of compounds of the formula proves to be
wherein
- R1 and R2
- have the meaning given in formula I '
- Z⁰
- a single bond, -CH₂CH₂-,
to suppress smectic phases as advantageous, although this can lower the specific resistance. In order to achieve optimal combinations of parameters for the application, the person skilled in the art can easily determine whether and if so in what amount these compounds can be added. Usually less than 15%, especially 5-10% is used.
Ferner bevorzugt sind Flüssigkristallmischungen, die eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus III' und IV' enthalten:
worin R¹ und R² die bei Formel I' angegebene Bedeutung haben.Also preferred are liquid crystal mixtures which contain one or more compounds selected from the group consisting of III 'and IV':
wherein R¹ and R² have the meaning given for formula I '.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen MFK-Anzeige aus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit Oberflächenbehandlung entspricht der für derartige Anzeigen üblichen Bauweise. Dabei ist der Begriff der üblichen Bauweise hier weit gefaßt und umfaßt auch alle Abwandlungen und Modifikationen der MFK-Anzeige, insbesondere auch Matrix-Anzeigeelemente auf Basis poly-Si TFT oder MIM.The construction of the MFK display according to the invention from polarizers, electrode base plates and electrodes with surface treatment corresponds to the design customary for such displays. The term conventional construction is broadly encompassed here and also includes all modifications and modifications of the MLC display, in particular also matrix display elements based on poly-Si TFT or MIM.
Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemäßen Anzeigen zu den bisher üblichen auf der Basis der verdrillten nematischen Zelle besteht jedoch in der Wahl der Flüssigkristallparameter der Flüssigkristallschicht.A significant difference between the displays according to the invention and those previously used on the basis of the twisted nematic cell, however, is the choice of the liquid crystal parameters of the liquid crystal layer.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in der den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich, Lösungen der Komponenten in einem organischen Lösungsmittel, z.B. in Aceton, Chloroform oder Methanol, zu mischen und das Lösungsmittel nach Durchmischung wieder zu entfernen, beispielsweise durch Destillation.The liquid crystal mixtures which can be used according to the invention are prepared in a manner which is conventional per se. As a rule, the desired amount of the components used in smaller amounts is dissolved in the components which make up the main constituent, advantageously at elevated temperature. It is also possible to mix solutions of the components in an organic solvent, for example in acetone, chloroform or methanol, and to remove the solvent after thorough mixing, for example by distillation.
Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmann bekannte und in der Literatur beschriebene Zusätze enthalten. Beispielsweise können 0-15 % pleochroitische Farbstoffe oder chirale Dotierstoffe zugesetzt werden.The dielectrics can also contain further additives known to the person skilled in the art and described in the literature. For example, 0-15% pleochroic dyes or chiral dopants can be added.
C bedeutet eine kristalline, S eine smektische, SB eine smektisch B, N eine nematische und I die isotrope Phase. V₁₀ bezeichnet die Spannung für 10 % Transmission (Blickrichtung senkrecht zur Plattenoberfläche). ton bezeichnet die Einschaltzeit und toff die Ausschaltzeit bei einer Betriebsspannung entsprechend dem 2,5-fachen Wert von V₁₀. An bezeichnet die optische Anisotropie und no den Brechungsindex. Δε bezeichnet die dielektrische Anisotropie
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Vor und nachstehend sind alle Temperaturen in °C angegeben. Die Prozentzahlen sind Gewichtsprozente.The following examples are intended to illustrate the invention without limiting it. All temperatures above and below are given in ° C. The percentages are percentages by weight.
In der vorliegenden Anmeldung und in den folgenden Beispielen sind die Strukturen der Flüssigkristallverbindungen durch Acronyme angegeben, wobei die Transformation in chemische Formeln gemäß folgender Tabellen A und B erfolgt. Alle Rest CnH2n+1 und CmH2m+1 sind geradkettige Alkylreste mit n bzw. m C-Atomen. Die Codierung gemäß Tabelle B versteht sich von selbst. In Tabelle A ist nur das Acronym für den Grundkörper angegeben. Im Einzelfall folgt getrennt vom Acronym für den Grundkörper mit einem Strich ein Code für die Sübstituenten R¹, R², L¹ und L²:
Die erfindungegemäßen flüssigkristallinen Medien enthalten vorzugsweise neben einer oder mehreren erfindungegemäßen Verbindungen als weitere Bestandteile 2 bis 40, insbesondere 4 bis 30 Komponenten. Ganz besonders bevorzugt enthalten diese Medien neben einer oder mehreren erfindungsgemäßen Verbindungen 7 bis 25 Komponenten. Diese weiteren Bestandteile werden vorzugsweise ausgewählt aus nematischen oder nematogenen (monotropen oder isotropen) Substanzen, insbesondere Substanzen aus den Klassen der Biphenyle, Terphenyle, Phenylcyclohexane, Cyclohexylbiphenyle, Phenylcyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexane, Cyclohexylcyclohexene, Cyclohexylcyclohexylcyclohexene, 1,4-Bis-cyclohexylbenzole, 4,4'-Bis-cyclohexylbiphenyle, Phenyl- oder Cyclohexylpyrimidine, Phenyl- oder Cyclohexylpyridine, Phenyl- oder Cyclohexyldioxane, Phenyl- oder Cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-Dicyclohexylethane, 1-Phenyl-2-cyclo-hexylethane, 1-Cyclohexyl-2(4-phenyl-cyclohexyl)-ethane, 1-Cyclohexyl-2-biphenylylethane, 1-Phenyl-2-cyclohexylphenylethane und Tolane. Die 1,4-Phenylengruppen in diesen Verbindungen können auch fluoriert sein.In addition to one or more compounds according to the invention, the liquid-crystalline media according to the invention preferably contain 2 to 40, in particular 4 to 30, components as further constituents. These media very particularly preferably contain 7 to 25 components in addition to one or more compounds according to the invention. These further constituents are preferably selected from nematic or nematogenic (monotropic or isotropic) substances, in particular substances from the classes of the biphenyls, terphenyls, phenylcyclohexanes, cyclohexylbiphenyls, phenylcyclohexylcyclohexanes, cyclohexylcyclohexanes, cyclohexylcyclohexenes, cyclohexylcyclohexylcyclobhexene, 1,4-cyclobenzene, 1,4-cyclobenzene, 1,4-cyclobenzene, 1,4-cyclobenzene, '-Bis-cyclohexylbiphenyls, phenyl- or cyclohexylpyrimidines, phenyl- or cyclohexylpyridines, phenyl- or cyclohexyldioxanes, phenyl- or cyclohexyl-1,3-dithiane, 1,2-dicyclohexylethane, 1-phenyl-2-cyclohexylethane, 1- Cyclohexyl-2 (4-phenyl-cyclohexyl) ethane, 1-cyclohexyl-2-biphenylylethane, 1-phenyl-2-cyclohexylphenylethane and tolane. The 1,4-phenylene groups in these compounds can also be fluorinated.
Die wichtigsten als weitere Bestandteile erfindungsgemäßer Medien in Frage kommenden Verbindungen lassen sich durch die Formeln 1, 2 und 3 charakterisieren:
R'-L-E-R'' 1
R'-L-CH₂CH₂-E-R'' 2
R'-L-C≡C-E-R'' 3
In den Formeln 1, 2 und 3 bedeuten L und E, die gleich oder verschieden sein können, jeweils unabhängig voneinander einen bivalenten Rest aus der aus -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -Pyr-, -Dio-, -G-Phe- und -G-Cyc- sowie deren Spiegelbilder gebildeten Gruppe, wobei Phe unsubstituiertes oder durch Fluor substituiertes 1,4-Phenylen, Cyc trans-1,4-Cyclohexylen oder 1,4-Cyclohexenylen, Pyr Pyrimidin-2,5-diyl oder Pyridin-2,5-diyl, Dio 1,3-Dioxan-2,5-diyl und G 2-(trans-1,4-Cyclohexyl)-ethyl, Pyrimidin-2,5-diyl, Pyridin-2,5-diyl oder 1,3-Dioxan-2,5-diyl bedeuten.The most important compounds which are suitable as further constituents of media according to the invention can be characterized by the formulas 1, 2 and 3:
R'-LE-R '' 1
R'-L-CH₂CH₂-E-R '' 2
R'-LC≡CE-R '' 3
In formulas 1, 2 and 3, L and E, which may be the same or different, each independently represent a bivalent radical from the group consisting of -Phe-, -Cyc-, -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, - Cyc-Cyc-, -Pyr-, -Dio-, -G-Phe- and -G-Cyc- as well as their Mirror images formed group, where Phe unsubstituted or substituted by fluorine-1,4-phenylene, Cyc trans-1,4-cyclohexylene or 1,4-cyclohexenylene, pyr pyrimidine-2,5-diyl or pyridine-2,5-diyl, Dio 1,3-dioxane-2,5-diyl and G 2- (trans-1,4-cyclohexyl) ethyl, pyrimidine-2,5-diyl, pyridine-2,5-diyl or 1,3-dioxane-2 , 5-diyl mean.
Vorzugsweise ist einer der Reste L und E Cyc, Phe oder Pyr. E ist vorzugsweise Cyc, Phe oder Phe-Cyc. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Medien eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin L und E ausgewählt sind aus der Gruppe Cyc, Phe und Pyr und gleichzeitig eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin einer der Reste L und E ausgewählt ist aus der Gruppe Cyc, Phe und Pyr und der andere Rest ausgewählt ist aus der Gruppe -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-, und gegebenenfalls eine oder mehrere Komponenten ausgewählt aus den Verbindungen der Formeln 1, 2, 3, 4 und 5, worin die Reste L und E ausgewählt sind aus der Gruppe -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- und -G-Cyc-.One of the radicals L and E is preferably Cyc, Phe or Pyr. E is preferably Cyc, Phe or Phe-Cyc. The media according to the invention preferably contain one or more components selected from the compounds of the formulas 1, 2, 3, 4 and 5, in which L and E are selected from the group Cyc, Phe and Pyr and at the same time one or more components selected from the compounds of Formulas 1, 2, 3, 4 and 5, in which one of the radicals L and E is selected from the group Cyc, Phe and Pyr and the other radical is selected from the group -Phe-Phe-, -Phe-Cyc-, - Cyc-Cyc-, -G-Phe- and -G-Cyc-, and optionally one or more components selected from the compounds of the formulas 1, 2, 3, 4 and 5, in which the radicals L and E are selected from the group -Phe-Cyc-, -Cyc-Cyc-, -G-Phe- and -G-Cyc-.
R' und R'' bedeuten in den Verbindungen der Teilformeln 1a, 2a und 3a jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl, Alkoxy, Alkenyloxy oder Alkanoyloxy mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen. Bei den meisten dieser Verbindungen sind R' und R'' voneinander verschieden, wobei einer dieser Reste meist Alkyl oder Alkenyl ist. In den Verbindungen der Teilformeln 1b, 2b und 3b bedeutet R'' OCF₃, -CF₃, OCHF₂, F, Cl oder -NCS; R hat dabei die bei den Verbindungen der Teilformeln 1a bis 3a angegebene Bedeutung und ist vorzugsweise Alkyl oder Alkenyl. Aber auch andere Varianten der vorgesehenen Substituenten in den Verbindungen der Formeln 1, 2 und 3 sind gebräuchlich. Viele solcher Substanzen oder auch Gemische davon sind im Handel erhältlich. Alle diese Substanzen sind nach literaturbekannten Methoden oder in Analogie dazu erhältlich.In the compounds of the sub-formulas 1a, 2a and 3a, R 'and R''each independently represent alkyl, alkenyl, alkoxy, alkenyloxy or alkanoyloxy having up to 8 carbon atoms. In most of these compounds, R 'and R''are different from one another, one of these radicals usually being alkyl or alkenyl. In the compounds of sub-formulas 1b, 2b and 3b, R '' is OCF₃, -CF₃, OCHF₂, F, Cl or -NCS; R has the meaning given for the compounds of partial formulas 1a to 3a and is preferably alkyl or alkenyl. However, other variants of the proposed substituents in the compounds of the formulas 1, 2 and 3 are also common. Many such substances or mixtures thereof are commercially available. All of these substances can be obtained by methods known from the literature or by analogy.
Die erfindungsgemäßen Medien können neben Komponenten aus der Gruppe der Verbindungen 1a, 2a und 3a (Gruppe 1) auch Komponenten aus der Gruppe der Verbindungen 1b, 2b und 3b (Gruppe 2) enthalten, deren Anteile vorzugsweise wie folgt sind:
- Gruppe 1:
- 20 bis 90 %, insbesondere 30 bis 90 %,
- Gruppe 2:
- 10 bis 80 %, insbesondere 10 bis 50 %,
wobei die Summe der Anteile der erfindungsgemäßen Verbindungen und der Verbindungen aus den Gruppen 1 und 2 bis zu 100 % ergeben. Besonders bevorzugt sind Medien, die neben erfindungsgemäßen Verbindungen nur Komponenten aus der Gruppe 2 enthalten.In addition to components from the group of compounds 1a, 2a and 3a (group 1), the media according to the invention can also contain components from the group of compounds 1b, 2b and 3b (group 2), the proportions of which are preferably as follows:
- Group 1:
- 20 to 90%, in particular 30 to 90%,
- Group 2:
- 10 to 80%, in particular 10 to 50%,
the sum of the proportions of the compounds according to the invention and of the compounds from groups 1 and 2 giving up to 100%. Media which contain only components from group 2 in addition to compounds according to the invention are particularly preferred.
Die erfindungegemäßen Medien enthalten vorzugsweise 1 bis 40 %, insbesondere vorzugsweise 5 bis 30 % an erfindungsgemäßen Verbindungen. Weiterhin bevorzugt sind Medien, enthaltend mehr als 40 %, insbesondere 45 bis 90 % an erfindungegemäßen Verbindungen. Die Medien enthalten vorzugsweise drei, vier oder fünf erfindungsgemäße Verbindungen.The media according to the invention preferably contain 1 to 40%, particularly preferably 5 to 30%, of compounds according to the invention. Also preferred are media containing more than 40%, in particular 45 to 90%, of compounds according to the invention. The media preferably contain three, four or five compounds according to the invention.
Der Aufbau der erfindungsgemäßen MFK-Anzeige aus Polarisatoren, Elektrodengrundplatten und Elektroden mit Oberflächenbehandlung entspricht der für derartige Anzeigen üblichen Bauweise. Dabei ist der Begriff der üblichen Bauweise hier weit gefaßt und umfaßt auch alle Abwandlungen und Modifikationen der MFK-Anzeige, insbesondere auch Matrix-Anzeigeelemente auf Basis poly-Si TFT oder MIM.The construction of the MFK display according to the invention from polarizers, electrode base plates and electrodes with surface treatment corresponds to the design customary for such displays. Here the term conventional construction is broadly encompassed here and also encompasses all modifications and modifications of the MLC display, in particular also matrix display elements based on poly-Si TFT or MIM.
Ein wesentlicher Unterschied der erfindungegemäßen Anzeigen zu den bisher üblichen auf der Basis der verdrillten nematischen Zelle besteht jedoch in der Wahl der Flüssigkristallparameter der Flüssigkristallschicht.A major difference between the displays according to the invention and the conventional ones based on the twisted nematic cell, however, is the choice of the liquid crystal parameters of the liquid crystal layer.
Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendbaren Flüssigkristallmischungen erfolgt in an sich üblicher Weise. In der Regel wird die gewünschte Menge der in geringerer Menge verwendeten Komponenten in der den Hauptbestandteil ausmachenden Komponenten gelöst, zweckmäßig bei erhöhter Temperatur. Es ist auch möglich, Lösungen der Komponenten in einem organischen Lösungsmittel, z.B. in Aceton, Chloroform oder Methanol, zu mischen und das Lösungsmittel nach Durchmischung wieder zu entfernen, beispielsweise durch Destillation.The liquid crystal mixtures which can be used according to the invention are prepared in a manner which is conventional per se. As a rule, the desired amount of the components used in smaller amounts is dissolved in the components which make up the main constituent, advantageously at elevated temperature. It is also possible to use solutions of the components in an organic solvent, e.g. in acetone, chloroform or methanol, and to remove the solvent after mixing, for example by distillation.
Die Dielektrika können auch weitere, dem Fachmann bekannt und in der Literatur beschriebene Zusätze enthalten. Beispielsweise können 0-15 % pleochroitische Farbstoffe oder chirale Dotierstoffe zugesetzt werden.The dielectrics can also contain further additives known to the person skilled in the art and described in the literature. For example, 0-15% pleochroic dyes or chiral dopants can be added.
C bedeutet eine kristalline, S eine smektische, sB eine smektisch B, H eine nematische und I die isotrope Phase. Tc ist der Klärpunkt N-I in °C. η ist die Fließviskosität in mPa.s. V₁₀ bezeichnet die Spannung für 10 % Transmission (Blickrichtung senkrecht zur Plattenoberfläche). ton bezeichnet die Einschaltzeit und toff die Ausschaltzeit bei einer Betriebsspannung entsprechend dem 2,5-fachen Wert von V₁₀. Δn bezeichnet die optische Anisotropie (589 nm, 20 °C) und no den Brechungsindex. Δε bezeichnet die dielektrische Anisotropie
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern, ohne sie zu begrenzen. Vor und nachstehend sind alle Temperaturen in °C angegeben. Die Prozentzahlen sind Gewichtsprozente.The following examples are intended to illustrate the invention without limiting it. All temperatures above and below are given in ° C. The percentages are percentages by weight.
Eine Basismischung Mo besteht aus
Die erfindungsgemäßen Mischungen M₁ und M₂ bestehen aus 90 % Mo und 10 % PDX-3Cl (M₁) bzw. 10 % PYRP-1cl (M₂) Physikalische Parameter dieser Mischu: der folgenden Tabelle zu entnehmen.
Claims (8)
- Liquid-crystalline media based on a mixture of medium-polarity compounds, characterized in that it contains one or more compounds of the general formula IX is F, Cl, OCHF₂, OCF₂Cl or OCF₃, andY is H or F,and additionally contains one or more compounds selected from the group consisting of the general formulae II, III and IV and/or V to VIII:
- Medium according to Claim 1, characterized in that the proportion of compounds of the formulae I to IV together is at least 50% by weight in the total mixture.
- Medium according to Claim 1 or 2, characterized in that the proportion of compounds of the formula I is from 10 to 50% by weight in the total mixture.
- Medium according to at least one of Claims 2 to 4, characterized in that the proportion of compounds of the formulae II to IV is from 40 to 90% by weight in the total mixture.
- Medium according to at least one of Claims 1 to 4, characterized in that it essentially comprises compounds selected from the group consisting of the general formulae I to XII.
- Use of the liquid-crystalline medium according to Claim 1 for electrooptical purposes.
- Electrooptical liquid-crystal display containing a liquid-crystalline medium according to Claim 1.
Applications Claiming Priority (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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